EU:s elproduktion måste byggas ut - främst med vind- och kärnkraft Klimatet och kärnkraften

Transkript

1 Bakgrund utges av Analysgruppen vid Kärnkraftsäkerhet och Utbildning AB (KSU) Box 1039 SE NYKÖPING Telefon Fax Nummer 2 Maj 2007 Årgång 20 Sekretariat/distribution E-post: hel@ksu.se Internet: EU:s elproduktion måste byggas ut - främst med vind- och kärnkraft Klimatet och kärnkraften År 2020 År 2090 Scenariet A2 från FN:s klimatpanel, IPCC, beskriver den beräknade ökningen av medeltemperaturen under respektive 2090-talen De globala utsläppen av koldioxid kommer att öka åtminstone fram till mitten av detta sekel. Om cirka 25 år kan dagens u-länder tillsammans stå för de största emissionerna. EU:s hållning är att i-länderna måste gå före och visa på möjligheterna till effektiva åtgärder. De största utsläppen av koldioxid kommer från elproduktion och trafik. Detta gäller såväl globalt som för EU. I denna Bakgrund analyseras möjligheterna att utnyttja bioenergi för att lösa EU:s problem med koldioxidutsläpp inom energi- och transportsektorerna. Slutsatsen är att bioenergi bara kan bli en del av lösningen, då odlingsarealerna är begränsade. Redan inom 20 år måste transporterna inom EU till mycket stor del bygga på så kallad hybridbilsteknik där bilarna drivs med en kombination av el och flytande drivmedel - bensin, diesel och biodrivmedel. Var för sig eller i blandning. För att uppnå kostnadseffektiva lösningar med god leveranssäkerhet krävs samverkan mellan energi- och transportsektorerna. Möjligheter till detta finns om EU:s elproduktion byggs ut med vindkraft och kärnkraft som är i det närmaste klimatneutrala. Innehåll 1. Användningen av fosslla bränslen ökar globalt 5.1 Arealerna inom EU räcker inte till 2. Utsläppsförändringar fram till år Energi och transportsektorerna troliga samarbetsparter 2.1 Globala förändringar 6. Elproduktionen behöver byggas ut i EU 2.2 Förändringar inom EU 6.1 Miljöhänsyn och ekonomi visar på fördelar med 3. EU måste trygga försörjningen av energiråvaror kärnkraft 4. Transportsektorns möjligheter att klara strängare 6.2 Vad är då en ny generation kärnkraft? klimatåtaganden 7. Sammanfattning 5. Biodrivmedel kan bara bli en dellösning Referenser ISSN ISRN 1 KSU AGR B 07/2

2 1. Användningen av fossila bränslen ökar globalt International Energy Agency, IEA, hävdar att den globala användningen av fossila bränslen ökar åtminstone fram till år 2030 och att tillgången på olja inte begränsar dess användning intill denna tidpunkt. Ökningarna fram till år 2030 illustreras i figur 1. IEA:s senaste bedömning [Ref. 1] är att oljeanvändningen ökar från nivån 3900 miljoner ton år 2002 till cirka 5800 miljoner ton år 2030; det vill säga med nästan 50 %. Detta är en viss dämpning jämfört med tidigare IEA-prognoser som förklaras av de senaste årens höga råoljepriser. Att dessa inte får ett större genomslag beror på en förväntat stor efterfrågan på olja från Kina och Indien. I en studie utförd vid Center for Strategic and International Studies, CSIS, för perioden 2000 till 2020 förväntas också en ökning av oljeanvändningen, men mer dämpad än vad IEA förutspår - nämligen med %. IEA bedömer vidare att kolets globala roll, i huvudsak för elproduktion, kommer att öka fram till år Denna förändring är i absoluta mått något mindre än för olja. Emissionerna av växthusgaser, främst koldioxid, har två dominerande utsläppskällor elproduktion och trafik, figur 2. De globala utsläppsförändringarna beror dock inte bara på hur dessa sektorer utvecklas. De hänger också i hög grad samman med jordens befolkningstillväxt, den globala ekonomins förändringar samt hur markanvändning och livsmedelsförsörjning förändras. FN:s klimatpanel, Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC, har genom scenarieanalyser försökt bedöma hur allt detta påverkar utsläppen av växthusgaser under 2000-talet och vilka effekter som kan uppkomma. En palett av sådana scenarier och deras klimatkonsekvenser har redovisats av IPCC. Det är i sammanhanget värt att erinra om att klimatpåverkan inte bara handlar en temperaturförändring utan också om förändrad nederbörd, ändrade havsnivåer och en ökad frekvens av stormar och häftig nederbörd. I figur 3 redovisas fyra Figur 1. Användningen av olja, kol och gas ökar till år 2025, enligt IEA:s prognos i World Energy Outlook huvudgrupper av sådana scenarier som täcker perioden U-länderna svarar för merparten av den befarade utsläppsökningen och beräknas av IPCC år 2030 ha en andel som är större än 50 %. Den beskrivna utvecklingen var känd redan vid FN-förhandlingarna i Kyoto 1997, där de i-länder som skrev på avtalet gick med på att u-länderna först senare skulle behöva minska sina utsläpp. Till den linjen anslöt sig EU, medan bland andra USA inte accepterade denna hållning. Figur 2. Utsläpp av koldioxid inom EU för olika sektorer år Elproduktion och Trafik svarar tillsammans för drygt 60 % av EU:s koldioxidutsläpp. 2

3 2. Utsläppsförändringar fram till år Globala förändringar De globala utsläppen av koldioxid från fossila bränslen uppgick år 2005 till nästan 29 Gton. Elproduktion svarar för 40 % av utsläppen och trafiksektorn för 21 %. Enligt IEA kommer den stigande användningen av fossila bränslen att öka de bränslerelaterade CO 2 -utsläppen med närmare 40 % fram till år 2030 som då når nivån 40 Gton/år. Större delen av förändringen sker inom området elproduktion där utsläppen beräknas öka med cirka 7 Gton/år eller med drygt 60 % jämfört med situationen år Till allra största delen beror detta på utökad kolanvändning. För transportsektorn väntas utsläppen av koldioxid öka med närmare 50 %. De globala förändringarna när det gäller utsläpp av växthusgaser, såsom de beskrivits av IPCC i några scenarier, återges i figur 3. A1-familjen beskriver en framtida värld med mycket snabb ekonomisk tillväxt, snabb introduktion av ny och effektivare teknik, en befolkningsökning fram till mitten av seklet och därefter en befolkningsminskning. Huvudteman är utjämning mellan regioner, kapacitetsuppbyggnad och utökat socialt och kulturellt utbyte med en betydande utjämning av de regionala skillnaderna i inkomst per capita. A1-familjen indelas i tre undergrupper som beskriver olika tekniska utvecklingsvägar för energisystemet. De tre A1-grupperna skiljer sig åt i fråga om den tekniska utvecklingens tyngdpunkt: - fossilbränsleintensiva energikällor (A1F1) - icke fossilbaserade energikällor (A1T), eller en balans mellan alla typer av energikällor (A1B). IPCC: Utsläppsscenarier i rapport 4, 2007 Med balans menas att man inte förlitar sig enbart på en typ av energikälla, under antagandet att alla tekniker för energiförsörjning och energianvändning har förbättrats i jämförbar mån. A2-familjen beskriver en heterogen värld. Det underliggande temat är självförsörjning och bevarande av lokal identitet. Befolkningsutvecklingstrenderna konvergerar mycket långsamt mellan regionerna, vilket resulterar i en kontinuerligt växande befolkning. Den ekonomiska utvecklingen är framför allt regional och inkomstökningen per capita och den teknologiska förändringen är mer fragmenterad och långsammare än i övriga familjer. B1-familjen beskriver en konvergerande värld med samma befolkningsmönster som A1, med en topp kring 2050 och därefter en minskning, men med en snabbare förändring av den ekonomiska strukturen mot en ekonomi grundad på tjänster och information. Den traditionella intensiteten minskar och ren och resurseffektiv teknik införs. Tyngdpunkten ligger på globala lösningar för ekonomisk, social och miljömässig hållbarhet, med ökad rättvisa, men utan ytterligare klimatinitiativ. B2-familjen beskriver en värld där tyngdpunkten ligger på lokala lösningar för ekonomisk, social och miljömässigt hållbar utveckling. Det är en värld med kontinuerligt växande befolkning i en takt som är långsammare än i A2. Den ekonomiska utvecklingen är på medelnivå, och teknikförändringarna är långsammare och mer spridda än i B1 och A1. Scenariet är också orienterat mot miljöskydd och social rättvisa, men mer fokuserat på lokala och regionala nivåer. Figurerna 3, A1, A2, B1, och B2. I figurerna visas fyra familjer av utsläppsscenarier enligt IPCC. Ingen hänsyn har tagits till tänkbara utsläppsreduktioner. Enligt IPCC betraktas alla scenarier som lika trovärdiga. Diagrammens y-axlar anger de globala utsläppen som gigaton kol per år. För omräkning till mängd koldioxidutsläpp multipliceras med faktorn 3,7. Rapporten beskriver också troliga temperaturförändringar för de olika scenarierna vid slutet av detta sekel, liksom den antagna höjningen av havsytan. Den globala temperaturhöjningen för olika scenarier ligger mellan 1,8 och 4,0 C och höjningen av havsytan mellan 0,2 och 0,6 meter. 3

4 2.2 Förändringar inom EU För EU25 (25 medlemsländer) gällde år 2000 att koldioxidutsläppen var nästan 3,7 Gton. Elsektorns andel var 34 % och transportsektorns 26 %. Dominansen av dessa båda sektorer redovisas i figur 2 för år 2000 [Ref.3]. Det är i sammanhanget värt att hålla i minnet att dessa sektorer också står för betydande utsläpp av andra gränsöverskridande luftföroreningar. Under det senaste årtiondet har både positiva och negativa förändringar skett när det gäller utsläpp av växthusgaser. Till det positiva hör att energisektorns utsläpp har minskat med 5 % mellan åren 1990 och Till det negativa hör att utsläppen från transportsektorn ökat med 19 % under samma period. EU: s nuvarande åtagande inom klimatområdet innebär att utsläppen av koldioxid år 2012 skall vara 8 % lägre än de var år Styrmedlen för att nå det målet är i första hand: Tilldelning av nationella utsläppskvoter för större stationära anläggningar samt handel med utsläppsrätter för koldioxid inom ramen för ett handelssystem. I handelssystemet ingår således inte transportsektorn. Direktiv dels om energieffektivisering, dels om en ökande andel förnybar energi för el- och värmeanläggningar. Ett frivilligt direktiv med målet att transportsektorn skall utnyttja 5,75 % biodrivmedel år 2010 och åtaganden från bilindustrin om bränslesnålare fordon. De ambitioner som EU-kommissionen tillkännagivit för nästa åtagandeperiod d.v.s. bortom år 2012 är att utsläppen av växthusgaser till år 2020 skall minska med helst 30 % och minst med 20 % jämfört med situationen år Transportsektorn Inom EU ökar både gods- och persontransporterna snabbt. I en Elforskrapport från 2005 [Ref. 2] anges att tillväxten antas bli 38 % för godstransporterna mellan åren 1998 och 2010 och att persontransporterna förväntas öka med 21 % för samma period. Transportutvecklingen under de senaste 10 åren sammanfattas i figur 4. Drivmedelsbehovet för transportsektorn inom EU25 motsvarade år 2000 [Ref. 3] TWh bränsle. Det är EU:s bedömning att detta inom EU25, fram till år 2030 ökar till drygt 4600 TWh per år. Fördelningen mellan bensin och diesel var i början av 2000-talet 3:1 inom EU. Som jämförelse kan nämnas att Sveriges behov av drivmedel är cirka 83 TWh/år. EU antog 2003 ett frivilligt direktiv (2003/30/EG) om inblandning av biodrivmedel i fordonsbränslen. Figur 4. Transportutvecklingen inom EU25 för perioden Målet är att biodrivmedlens andel skall vara 5,75 % av energiinnehållet av all bensin och diesel för transportsektorn den 31 december Som en ytterligare åtgärd föreslog EUkommissionen i februari 2007 att utsläppen från nya personbilar år 2012 skall begränsas till 120 gram per kilometer en reduktion med 40 gram per kilometer jämfört med den typbil som hittills varit utgångspunkten för EU:s politik inom transportområdet. Elsektorn EU har som ett icke bindande direktiv antagit att elkonsumtionen skall minska med 9 % mellan åren 2008 och Trots nämnda direktiv förutspådde EU så sent som 2005 att elbehovet inom EU25 kommer att öka från cirka TWh år 2000 till närmare TWh år 2030 [Ref. 3] ; d.v.s. med nära nog 45 %. Om den nu aviserade sparnivån slår igenom fullt ut innebär detta att elbehovet år 2030 uppgår till cirka 3840 TWh. Detta är en reduktion med drygt 500 TWh i förhållande till tidigare planer. I dessa prognoser har ingen hänsyn tagits till att elbehovet kan komma att öka inom transportsektorn som en följd av att så kallade hybridbilar kan bli en utväg för transportsektorn att minska utsläppen av koldioxid. Detta diskuteras vidare i senare avsnitt. 1 I mars 2007 förändrades ambitionen till att energiförbrukningen skall minska med 20 % till år

5 3. EU måste trygga försörjningen av energiråvaror Ett antal händelser inom el, drivmedelsoch naturgasförsörjningen har visat att det moderna samhället är sårbart. Under 1970-talet uppstod problem när tillgången på fordonsbränsle minskade och under de senaste åren har avbrott i el- och naturgasförsörjningen ökat och vållat stora bekymmer. Ett av EU:s viktigaste mål är därför att trygga tillgången på primärenergi. Detta är tänkt att ske genom en kombination av ökad effektivitet i energianvändningen och ökad andel förnybar energi. Dessa åtgärder bidrar också till att minska utsläppen av växthusgaser. Alternativ till dagens sätt att driva fordon och som minskar utsläppen av växthusgaser är att; 1) Utnyttja mer av biodrivmedel. 2) Tillåta andelen hybridfordon, som utnyttjar såväl el som andra drivmedel, att växa. 3) På lång sikt utnyttja väte som först omvandlas till elektricitet i bränsleceller som i sin tur driver en elmotor. Att utnyttja vätgas i bränsleceller har den bästa potentialen till att samtidigt nå hög energieffektivitet och låga utsläpp av koldioxid. Förutsättningen är dock att man lyckas producera bränsleceller med så kallade polymera membran. Världens expertis på området är långsiktigt optimistisk om detta, men säger samtidigt att kommersialiseringen sannolikt ligger minst 25 år framåt i tiden och att det kan dröja 40 år innan genombrottet kommer. Detta budskap har upprepats i över tjugo år. Därför är man tills vidare hänvisad till de andra alternativen om man vill minska oljeberoendet och utsläppen av växthusgaser. Bioenergi i olika former används numer i allt större takt både för el och värmeproduktion. För att täcka behoven på den växande marknaden pågår en internationell handel. Frågan är om tänkbara produktionsarealer för biomassa räcker till för att förse både transport- och energisektorerna med de bränslemängder som kan bli aktuella om cirka 25 år. 4. Transportsektorns möjligheter att klara strängare klimatåtaganden Målet för transportsektorn för år 2010 är, som tidigare omtalats, att inblandningen av biodrivmedel skall bli 5,75 %. Detta mål kan givetvis fram mot 2030 komma att överträffas och det är inte uteslutet att man då når en inblandning på 10 % eller mer. Även vid en så optimistisk nivå som en 15 %-ig inblandning skulle dock transportsektorns utsläpp av koldioxid komma att öka med nästan 10 % till år 2030, givet EU:s drivmedelsprognos [Ref. 3]. Det är inte osannolikt att EU:s klimatmål år 2030 innebär ett åtagande om att minska utsläppen med 30 % jämfört med läget år Om en inblandning av biodrivmedel på nivån 15 % skulle bli den enda åtgärden inom transportsektorn vid denna tidpunkt skulle konsekvensen bli att andra sektorer måste minska sina utsläpp med inemot 50 %. Ytterligare åtgärder inom transportområdet framstår således som rimliga och troliga.en tänkbar åtgärd som i förstone kan verka lockande är att inkludera transportsektorn i handelssystemet för utsläppsrätter. Detta kan dock vara en ekonomiskt farlig väg, då transportsektorn hittills visat sig vara ganska okänslig för prishöjningar på drivmedel. Man kan därför befara att så också kan bli fallet när det gäller att skaffa sig utsläppsrätter för koldioxid. Detta skulle leda till stora kostnadsökningar för stationära anläggningar som släpper ut koldioxid och minska EU:s konkurrenskraft gentemot omvärlden. En teknisk utveckling av hybridbilar förefaller därför vara en väg som redan på kort sikt kan ge minskade koldioxidutsläpp. Principen för hybridbilar visas i figur 5 medan energi- och miljömässiga data presenteras i figur 6. Det är i sammanhanget värt att notera att organisationen Eucar bedömer att det energimässiga drivmedelsbehovet endast marginellt förändras vid en övergång till biodrivmedel. För konventionell diesel liksom biodiesel uppskattas drivmedelsbehovet till 0,47-0,50 kwh/km. För en konventionell Ottomotor bedöms såväl bensin- som etanolbehovet till knappt 0,53 kwh/km. Figur 5. Principen för en hybridbil publicerad av Toyota. 5

6 Figur 6. Koldioxidutsläpp sedda i ett LCA-perspektiv för bensin- och dieselfordon [Ref. 2]. Utgående från angivna data framstår EU-förslaget om 120 gram koldioxid per kilometer som högst rimligt och bör kunna nås genom redan planerad utveckling. 5. Biodrivmedel kan bara bli en dellösning Med biodrivmedel menas i första hand: 1. Biogas en blandning av metan och koldioxid som efter avskiljning av koldioxid kan användas på samma sätt som naturgas. Biogas produceras genom rötning av olika avfall. 2. Etanol, som idag i första hand blandas in i bensin, men som också kan användas som ett rent bränsle. Etanol kan produceras ur sockerrika avfallsproduk- ter som sockerrör och sockerbetor, från åkergrödor och från skogsavfall. Den första anläggning som i stor skala utnyttjar skogsavfall togs i drift 2006 i Kanada [Ref. 4]. I Sverige pågår i Örnsköldsvik försök i pilotskala med att tillverka etanol från avverkningsrester i form av grenar och toppar. 3. Etrar och estrar som kan användas 5.1 Arealerna inom EU räcker inte till Produktionen av biodrivmedel i världen De biodrivmedel som producerades i motsvarade i början av 2000-talet endast några få procent av den totala driv- TWh eller 0, 6 % av drivmedelsbehovet. Sverige 2003/2004 uppgick till cirka 0,5 medels-användningen. Planer finns i Sverige att under år 2008 Detta beror på att biodrivmedel har ta i bruk fyra nya produktionsanläggningar. Den inhemska produktionen blir varit väsentligt dyrare än bensin och diesel och att fordonsflottan endast till då ton per år eller 2,3 TWh. en marginell del varit anpassad till biodrivmedel. I figur 7 presenteras probränslen nationella målet 2005 och I utredningen Förnybara fordonsduktionsdata för EU och för USA, Kanada och Brasilien. (SOU 2004:4) gjordes bedömningen att öka tillgången av dessa bränslen att både i ottomotorer och i dieslar och som kan produceras från olika grödor. Transportsektorn är i högsta grad internationell bilar serietillverkas till världsmarknaden och används i hög utsträckning i transporter mellan länder. Det innebär att nationella särlösningar kring biodrivmedel inte blir aktuella. I stället måste motorkoncept och drivmedel standardiseras internationellt. etanolproduktionen på cirka 20 års sikt skulle kunna uppgå till 10 TWh/år. Det stora tillskottet antogs i utredningen komma från avverkningsrester från skogsbruket. För EU25 motsvarar dagens produktion av biodrivmedel knappt 27 TWh per år eller 0,7 % av drivmedelsbehovet. Figur 7. Produktionen av biodrivmedel under åren 2003/2004 i världen. 6

7 Jordbruket blir primärproducent av bioenergi Figur 8. För att ersätta 10 % av bensinoch dieselbehoven inom EU25 måste närmare 20 % av jordbruksarealen utnyttjas. Detta förutsätter att skördarna per arealenhet blir cirka 50 % högre än i dag. Biodrivmedel Inom EU är den areella avkastningen i form av biodrivmedel väsentligt större för etanol än för biodiesel. För sockerbetor är avkastningen upp till 5,5 m 3 etanol per ha medan vete kan ge 2,5 m 3. Tyvärr är de arealer som är lämpliga för sockerbetor bara 10 % av dem som är lämpade för vete, varför avkastningen i nuläget inte ligger högre i genomsnitt än cir-ka 2,8 m 3 etanol per ha eller 21 MWh/ha. För Sveriges del har det nyligen i en avhandling vid Lantbruksuniversitetet visats att nettoutbytet av energi kan vara så lågt som 4,8-4,9 MW/h [Ref. 5]. Genom förädling av de grödor som kan ge etanol eller biodiesel räknar IEA med betydligt bättre skördar inom EU. Redan till år 2010 skulle etanolutbytet kunna bli 4,8 m 3 per ha och tio år senare 5,9 m 3 per ha. För biodiesel är motsvarande siffror 1,4 respektive 1,6 m 3 per ha, vilka kan jämföras med 1,1 m 3 per ha i dagsläget. För att ersätta 10 % av drivmedelsbehovet inom EU25 skulle det för närvarande krävas att 23 miljoner ha jordbruksmark tas i anspråk för detta ändamål. Detta motsvarar nästan 25 % av den samlade jordbruksarealen inom EU25. Genom förädling av aktuella grödor kan arealbehovet på 10 års sikt minskas till 18 miljoner ha och på 20 års sikt till cirka 15 miljoner ha. Detta motsvarar närmare 20 % av jordbruksarealen. Biodrivmedel kan därför bara bli en dellösning för transportsektorn när det gäller att minska utsläppen av koldioxid och reducera oljeberoendet. 5.2 Energi- och transportsektorerna blir troliga samarbetsparter Den svenska kommersiella energisektorn förbrukar årligen cirka 47 TWh av bränslen. Av dessa utgör trädbränslen nästan 40 %. Mängden fossila bränslen som uppgår till 25 % kommer sannolikt att minskas till under 20 % genom att kol alltmer ersätts med olika former av biobränslen. Till bilden hör att bioenergi också används inom skogsindustrin där returlutar och bark är dominerande bränslen. Energisektorn är därmed redan idag en stor avnämare av bioenergi. Det är därför en berättigad fråga hur konkurrensen om bioenergi kommer att utvecklas. Med hjälp av uppgifter i bidragsansökningen från den svenska pilotanläggningen i Örnsköldsvik, som skall producera etanol ur skogsbiomassa, kan man sluta sig till att endast 35 % av vedens torrsubstans omvandlas till etanol. För att hålla produktionskostnaderna nere blir det nödvändigt att bygga etanolfabriker i form av energikombinat från vilka såväl fjärrvärme som el och sekundär biomassa kan avyttras. Den totala energimängd som skulle finnas i sådana sekundära energiflöden kan beräknas till cirka 17 TWh/år, om man vill producera 10 TWh etanol ur biomassa från skogen. Detta är en energimängd som är av samma storleksordning som dagens biobränsleanvändning i fjärrvärme- och kraftvärmeanläggningar. Till bilden hör att etanol sannolikt också kommer att produceras från grödor en väg där högst hälften av biomassan omvandlas till etanol. För att också här få ett bra ekonomiskt utbyte från grödor är det troligt att etanolanläggningar skall byggas som kombinat och att biobränslemarknaden därmed tillförs ytterligare en energiråvara. Den svenska transportsektorns kommande behov av biodrivmedel behöver således inte bli en omöjlig konkurrent till den svenska energisektorn. Snarare kan det bli så att en gemensam ökad efterfrågan leder till stordriftsfördelar i det primära produktionsledet och till att kombinatanläggningar byggs. På motsvarande sätt kommer det sannolikt att utvecklas symbiotiska förhållanden mellan transportsektorn och energisektorn i övriga delar av EU. 7

8 6. Elproduktionen behöver byggas ut i EU Behovet av elektricitet inom EU25 bedöms, i enlighet med ministermötet i mars 2007, öka med närmare 32 % mellan åren 2000 och 2030 exklusive transportsektorns behov av el till följd av hårdare miljökrav. Ett scenario för transportsektorn skulle kunna vara att tillväxten utvecklas på det sätt som beskrivits i avsnitt 2, att utsläppen av koldioxid trots detta till år 2020 skall vara 25 % lägre än de var år 2000 och att biodrivmedelsinblandningen är 10 %, räknat på användningen av bensin och diesel. I en sådan framtid skulle andelen hybridfordon behöva bli så stor som 70 % för att klara klimatkravet. Detta är knappast rimligt då hybridtekniken än så länge är under utveckling. Men möjligen kan andelen hybridfordon år 2020 vara av storleksordningen 25 %, för att under nästkommande 10-årsperiod öka snabbt beroende på miljömålen. Den här gjorda beräkningen kan jämföras med att man i en Elforskstudie från 1999 [Ref. 6] antog att andelen hybridbilar av nybilsförsäljningen skulle vara så hög som 80 % år Elförbrukningen från nätet för framtida hybridbilar av plug-in typ antogs i den nämnda studien [Ref. 6] för år 2010 vara 0,15 kwh/km. Denna uppgift är i god överensstämmelse med data från The California Cars Initiative, som i juni 2005 uppgav att elbehovet var 0,16 kwh/km för medelstora personbilar och 0,19 kwh/km för större fordon. Båda dessa uppgifter baseras på studier vid Electric Power Research Institute, EPRI. Givet att hybridbilar av plug-in typ utgör 25 % av fordonen år 2020 inom EU25 skulle elbehovet för dessa vara av storleksordningen 600 TWh/år. Detta skall adderas till EU:s prognos som exklusive elbehovet för transportsektorn beräknats till drygt TWh år Det har i de ovan gjorda beräkningarna förutsatts att den el från nätet, som skall användas i hybridfordon, produceras utan utsläpp av koldioxid. Detta antagande är naturligt då den klimatmässiga fördelen med hybridfordon upphör om det specifika koldioxidutsläppet från elproduktionen är större än 330 g/kwh el, se figur 6. Detta krav diskvalificerar i detta sammanhang elproduktion som sker med fossila bränslen, om man inte avskiljer CO 2 från rökgaserna. 6.1 Miljöhänsyn och ekonomi visar på fördelar med kärnkraft Av den genomgång som gjorts i tidigare skiljning hör att den totala avsnitt har vi lärt oss att; verkningsgraden minskas med närmare 20 % och att bränsleförråden 1. Årliga elbehovet inom EU25 växer sannolikt med mellan 1000 till 1200 TWh därmed töms snabbare. under åren fram till För den efterföljande 10-årsperioden kan elbehovet kom- miljömässiga konsekvenserna av När det gäller att bedöma de ma att öka med ytterligare cirka olika produktionsformer för el har TWh/år. De högre tillväxtvärdena utgår man stor nytta av att utgå från så från att EU:s klimatpolitik fortsätter att kallade miljövarudeklarationer. vara offensiv och att den också kommer Dessa granskas och registerhålls i Sverige av Miljöstyrnings- att omfatta transportsektorn. 2. Den framväxande elproduktionen rådet, från vars hemsida information hämtats om el från vindkraft- måste kännetecknas av mycket låga utsläpp av CO 2. och kärnkraftanläggningar, se figur Energi- och transportsektorerna blir troliga samarbetsparter inom ett kvartssekel. Därigenom blir frågor kring säker 7] beskrivit olika tekniker för att Elforsk har i flera rapporter [Ref. tillförsel av primärenergi av allra största avskilja och lagra koldioxid i samband med elproduktion. betydelse. Vidare gäller att vattenkraften endast För anläggningar som använder kol som bränsle blir koldioxid- kan ge marginella nytillskott inom EU samt att naturgasbaserad kraftproduktion skulle göra EU mycket känsligt för CO 2 utsläppet g/kwh om avskiljs och cirka 800 g/kwh importstörningar. utan denna möjlighet, se figur 9. Därför ses vindkraft, ny kärnkraft och Om man vill uppnå låga utsläpp kolbaserad elproduktion, kombinerad av koldioxid, partiklar och försurande substanser samt åstadkomma med att CO 2 avskiljs och lagras i underjordiska akvifärer, som möjligheter för liten påverkan på stratosfärens EU att inom 25 år öka elproduktionen. ozonskikt måste kärnkraft och Avskiljning av koldioxid har i Europa en stor och långsiktig potential. Till liga med sina närmast klimat- vindkraft räknas som mest lämp- nackdelarna med att använda CO 2 -avneutrala elproduktionsformer. Figur 9. 8

9 Ekonomi I Elforsks rapport El från nya anläggningar [Ref. 8] har produktionskostnaden för vindkraft, utan hänsyn till skatter, bidrag och reservkraftanläggningar 2, beräknats till mellan 0,38 och 0,42 SEK/ kwh vid en kalkylränta på 6 %. Till samma kostnad för vindkraft har man kommit i en IEA/NEA-studie för europeiska anläggningar [Ref. 9]. Med samma förutsättningar som för vindkraftanläggningarna har kostnaden för elproduktion ur kol med CO 2 -avskiljning beräknats till mellan 0,45 och 0,53 SEK/kWh [Ref. 7]. Till detta skall dock läggas handelskostnader för utsläpp av den CO 2 som inte kan tas om hand; dvs cirka 0,02 SEK/kWh. Kostnaden för ny kärnkraft har här beräknats utgående från officiella uppgifter för den femte finska kärnkraftreaktorn, Olkiluoto3. Till EU-kommissionen har företaget Teollisuuden Voima Oy uppgivit att investeringssumman är beräknad till 3,4 miljarder Euro för en elektrisk effekt av MW. Institutionen för Energiteknologi 3 vid Lappeenranta tekniska universitet har tidigare publicerat data om anläggningens rörliga/fasta kostnader. Med hjälp av nämnda uppgifter har produktionskostnaden beräknats till 0,26 SEK/kWh 4. 2 Behovet av effektreserver för vindkraften beror på att anläggningarna tas ur drift vid vindstyrkor på 25 m/s och däröver. Redan vid en vindkraftproduktion på cirka 10 TWh i det svenska systemet behövs av detta skäl en effektreserv på storleksordningen MW. 3 Risto Tarjanne och Sauli Rissanen, februari Kalkylräntan har antagits till 6 %, den ekonomiska livslängden till 40 år och drifttillgängligheten till timmar per år. 6.2 Vad är då en ny generation kärnkraft? I analysgruppens Bakgrund Kärnkraften i världen [Ref. 10] redovisas situationen för kärnkraften i olika länder liksom olika utvecklingsvägar, som står till buds i en tämligen nära framtid. Ur nämnda skrift har följande satser hämtats; 1) Tillgångarna på uran kommer att räcka i hundratals år eller mer även om det sker en mycket kraftig utveckling av kärnkraften i världen. 2) Det finns nu en samlad drifterfarenhet i världen över av lättvattenreaktorer på mer än reaktorår. Denna erfarenhetsbas har använts för att i flera viktiga avseenden förbättra konstruktionerna i de nya kärnkraftverk som nu offereras på marknaden för att bland annat uppnå: Ökad säkerhet med mycket låg risk för härdsmälta Bättre driftsäkerhet med hög tillgänglighet som följd Förbättrad driftekonomi Förbättrade möjligheter för underhåll och kontroll Kortare byggtid 3) Allt tyder därför på att de kärnkraftverk som beställs i världen på kommersiella villkor under de närmaste 10 åren baseras på lättvattenreaktorer som i olika avseenden har vidareutvecklats. 4) Till nya reaktortyper som kan bli aktuella under de närmaste åren räknas en gaskyld reaktor med bränslet i form av bränslekulor stora som tennisbollar. Utvecklingsarbetet har koncentrerats till Sydafrika. Tekniken grundas på tyska konstruktioner som togs fram under talet. Även i Kina pågår ett liknande utvecklingsarbete. Den sydafrikanska reaktorn heter Pebble Bed Modular Reactor (PMBR). Reaktorn kyls med heliumgas som vid utträdet ur reaktorn har en temperatur på 900 C. Gasen driver en gasturbin i direktcykel med en total verkningsgrad på 42 %, att jämföra med lättvattenreaktorns 33 %. 7. Sammanfattning En förutsättning för den analys som här gjorts är att EU fortsätter att vara pådrivande när det gäller att minska emissionerna av växthusgaser med ambitionen att utsläppen år 2020 skall vara minst 20 % lägre än de var år 1990 och 30 % lägre år Att EU bara skall inrikta klimatåtgärder mot stationära anläggningar förefaller som mindre troligt. Tvärtom talar mycket för att också transportsektorn måste minska sina utsläpp. För att nå de mål som här antagits räcker det inte med att bara förbättra dagens motorer. Det är inte heller på 25 års sikt tillräckligt att bara satsa på biodrivmedel, men sådana kan mycket väl bli en del av lösningen. För att transportsektorn skall kunna minska utsläppen i samma takt som fasta anläggningar förutsätts att så kallade hybridfordon av plug-in typ får en stor marknad. Den el som utnyttjas i hybridfordonen omvandlar den lagrade elenergin på ett mycket effektivt sätt till rörelseenergi. En annan fördel är att fordonen bromsas på ett sätt som gör att batterierna kan återladdas. Detta leder till en betydligt bättre totalverkningsgrad än om bara dagens motorer skulle utvecklas vidare. För EU25 kan elbehovet för hybridfordon bli av storleksordningen 1000 TWh eller 25 % av det elbehov som annars skulle behövas för att klara marknadens elefterfrågan. Hybridfordon av plug-in typ är miljömässigt effektiva om den el som används genereras med mycket små utsläpp av koldioxid. Att integrera el- och transportsystemen inom EU ställer mycket stränga krav på säker tillförsel av primärenergi. Detta gör att endast vindkraft, en vidareutvecklad kärnkraft samt koleldade anläggningar med CO 2 -avskiljning kan komma till användning i omställningen av EU:s energisystem. Ett kolbaserat produktionssystem blir emellertid aldrig i praktiken fritt från utsläpp av CO 2. Det är i den aspekten sämre än de två andra alternativen och till detta kommer att kostnaderna beräknas bli % högre. 9

10 Vindkraften har miljömässigt bra egenskaper, men kan inte byggas ut till att bli hur stor som helst. Det beror på att produktionen drabbas av avbrott vid såväl ringa vindstyrkor som vid hård vind och det kräver planeringsbara effektreserver. Redan vid en vindkraftproduktion på cirka 10 TWh i det svenska elsystemet behövs av detta skäl en planeringsbar effektreserv på storleksordningen MW. Kärnkraften kommer sannolikt att orsaka något mindre utsläpp av CO 2, sett i ett livscykelperspektiv, än vindkraften. Vidare gäller att kärnkraftens produktionskostnader beräknas vara lägre än vindkraftens och att dess produktionspotential är överlägsen den senares. Gunnar Hovsenius gunnar.hovsenius@telia.com Illustrationer: Lasse Widlund lasse@treokommunikation.se Referenser 1. World Energy Outlook, Hovsenius G, Haegermark H Väte i det svenska energisystemet? En framtidsstudie European Commission. European Energy and Transport trends to 2030 update 2005 ec.europa.eu/ 4. IEA Biofuels for Transport. An International Perspective 5. Bernesson S. Farm-scale Production of RME and Ethanol for heavy Diesel Engines. Doctoral thesis SLU Elforsk rapport 99:38 El för fordon 7. Elforsk 05:27 Avskiljning och lagring av koldioxid i ett nordiskt systemperspektiv. Jenny Gode och Gunnar Hovsenius 8. Rapport 03:14 El från nya anläggningar M Bärring, O Nyström, P-A Nilsson, F Olsson, M Egard, P Jonsson 9. IEA/NEAProjected Costs of Generating Electricity 2005 Update Kärnkraften i världen, utgiven av analysgruppen vid KSU i februari Analysgruppen vid KSU Analysgruppen är en självständigt arbetande expertgrupp som deltar i samhällsdebatten om kärnkraft och strålning. Genom KSU är gruppen knuten till kraftindustrin. Gruppen utser själv sina ledamöter efter vetenskaplig kompetens, branscherfarenhet och personligt engagemang. Huvuduppgiften är att sammanställa och analysera fakta kring frågor som kommer upp i samhällsdebatten med anknytning till reaktorsäkerhet, strålskydd, radiobiologi och riskforskning. Gruppen redovisar resultaten främst genom publikationerna Bakgrund och Fakta-serien som också är tillgängliga på Internet: Hemsidan täcker området kärnkraft i Sverige och utomlands och har även ett omfattande länkbibliotek. Hans Ehdwall, fil.kand, ansvarig erfarenhetsåterföring, KSU Yngve Flodin, civilingenjör, reaktorsäkerhetsexpert, Elproduktion Norden, Vattenfall AB. Martin Luthander, civilingenjör, public affairs Elproduktion Norden, Vattenfall AB Mats Harms-Ringdahl, professor, strålningsbiolog, Stockholms universitet Gunnar Hovsenius, tekn lic, energi/miljöfrågor, Hovsenius Konsult AB Carl-Göran Lindvall, ingenjör, strålskyddsföreståndare, Barsebäck Kraft AB Anders Pechan, informationskonsult Edvard Sandberg, civilingenjör, Svensk Energi Carl-Erik Wikdahl, civilingenjör, konsult, Energikommunikation AB 10